粉末冶金
开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了八篇粉末冶金范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！
粉末冶金范文第1篇
关键词 TiAl基合金；粉末冶金；力学性能
中图分类号TF12 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）91-0045-02
0 引言
作为高温结构材料，TiAl基合金正受到业内界人士的越来越高度关注，良好的抗氧化性能，低密度，耐高温性能等，让其比之镍基合金和钛基合金更具优越性[1]，因此成为航空，国防，军工等高科技领域极具吸引力的材料。然而，室温塑性低，高温屈服应力高和加工成形性差等，使得TiAl合金广泛应用受到严重的制约。因此，研究和开发针对TiAl合金合理高效的制备与成形技术，是科技工作者的一个重要课题。常规制备TiAl基合金的方法主要有粉末冶金，铸造，铸锭冶金等。其中粉末冶金方法有其显著独特优点：克服了铸造缺陷，如疏松缩孔等；加入合金元素来制备复合材料变得容易；材料成分均匀，显微组织细小，力学性能优异；复杂零件易于实现近净成形。
1 预合金粉末制备工艺
采用预合金粉末成型工艺制备TiAl基合金首先要制备γ-TiAl预合金粉末，之后经过模压成型与烧结反应而制得所需制件的工艺。此工艺的成本有些昂贵，因为，Ti熔点高且活性比较大，需要在制备过程中严格控制工艺，故难度也较大。现阶段，发展出来很多方法制备γ-TiAl预合金粉，其中主要被采用的有：雾化法、机械合金化法（MA）、自蔓延高温合成法（SHS）等。此工艺所获材料其晶粒大小，相分布以及合金元素分布的均匀性与相应的锻件相比，都得到显著提高。用预合金法，德国姆波公司制造出大型客机连接臂，和直升机叶片连杆接头，产品相比于锻件，材料和成本分别节省40%和34%[2]。随后美国坩埚公司又开发出，可以制备全致密，形状复杂的钛合金近形产品的陶瓷模热等静压技术，使得合金材料的力学性能得到进一步提升。
2 元素粉末法
元素粉末法是对Ti、Al和Nb、Cr、Mo等外加元素预压成形，在高温下反应合成之后进行致密化来制备TiAl基合金材料的，制品组织细小、成分均匀。此法优点是成本比较低，工艺设备简单而且容易添加各种高熔点合金元素，通过均匀化混合和高温反应能避免成分偏析。元素粉末法制备TiAl基合金，已经得到了广泛研究，所制备出来的材料性能可与铸造TiAl基合金媲美。元素粉末法制备TiAl合金时Ti，Al元素会发生扩散反应，基本反应过程为[3]：6Ti+6Al4Ti+2TiAl3， 4Ti+2TiAl3Ti3Al+TiAl+2TiAl2，Ti3Al+2TiAl2+TiAl 6TiAl。
3 成型工艺
预合金粉末属硬脆粉末，不便直接模压成形，所以采用挤压方式进行成形。有冷挤压和热挤压两种方式。此工艺让粉末晶粒得到了细化，组织均匀性和粉末间的高温扩散能力得到提高。对于元素粉末挤压可以消除压坯膨胀开裂，而对于预合金粉末，挤压也提高了粉末变形能力。随着科技的进步，出现了很多新技术如：温压技术，流动温压技术，模壁技术，爆炸压制技术，高速压制技术等。这使得粉末冶金成形技术正向高性能化，高致密化方向发展。
4 烧结反应工艺
以下是对目前出现的几种TiAl合金粉末冶金烧结工艺简单介绍。
4. 1热压和热等静压
热压和热等静压是目前两种很可行的制备钛铝基合金的工艺。在压制的过程粉末的受力比较均匀，所得制件的致密度很高，力学性能很优异。经文献和实践所知，在1100℃～1300℃，压力大于100MPa时，将雾化TiAl预合金粉末，直接进行热等静压效果为最好。刘咏等人用此热等静压的工艺方法所制得的钛铝基合金制件，致密度高，显微组织细小，结果很是成功[4]。
4.2 自蔓延高温合成工艺
自蔓延高温合成（也被称为燃烧合成方法），是利用化学反应过程所生成的热量和产生的高温，而使自身反应持续下去，进而获得所需材料或制品的方法。该工艺简单，高效节能，成本低且制品质量高，自问世后在世界范围内得到了广泛的研发与应用。其中开发出来的SHS制备粉体，烧结，致密化技术，能够制备出常规方法难以制备出的TiAl化合物，且产物形状复杂，致密度高，目前SHS粉末技术已成功应用与工业生产且技术越发成熟。
4.3 放电等离子烧结
放电等离子体烧结亦叫作等离子体活化烧结，最早源于20世纪30年代年美国人的脉冲电流烧结原理，但此快速烧结工艺真正发展成熟是90年代从日本开始的，此后才得到广泛的关注与研发。在装有粉末的模具上联通瞬间，断续，高能脉冲电流，粉末颗粒间就能产生等离子放电现象，产生的高活性离子化的电导气体，迅速消除粉末粒表面的杂质和气体， 并加快粉末的净、活、均化等效应[5]。SPS艺有其独特优势：加热均匀，烧结温度低且升温速度快，产品组织细小均匀且致密度高。研究表明，用MA技术与SPS技术结合制备出的TiAl合金，组织均匀，性能优良。
4.4 粉末注射成形工艺
此技术是把塑料注射成形工艺和传统粉末冶金技术相互结合，而发展成为一种新型的近净成形的工艺。主要步骤为：混合粉末与粘结剂，注射成形，脱模，烧结。此工艺制备的制件致密度高，组织均匀，性能优越，能够制备质量要求高且精密复杂的制品，而且成本低，自动化程度高，材料利用率几近百分百。因此该工艺在国际上很热门，很受欢迎。采用PIM工艺制备出的TiAl合金组织细小均匀，相对密度高，性能优良，而且成本与传统工艺比大大降低，当然此方面的研究还有广阔空间。
5 粉末冶金TiAl基合金的力学性能
作为高温结构材料，TiAl合金因为低的密度，高强度系数，良好的抗氧化性能和抗蠕变性能等，而备受关注与欢迎。然而因低室温延展性，难加工性，使其被广泛应用受到制约[6]。如何使其强度和延展性相平衡是一个很大挑战，有关此方面的研究工作一直在进行。研究表明，TiAl合金中增加Nb能改善TiAl合金高温抗氧化性能，适量Cr可以提高延性，B可以细化晶粒， 提高抗蠕变性能。经过不断地改进和完善，粉末冶金TiAl合金的一些力学性能已得到了显著的提高。近期研究发现，合金添加Mo，V和Ag能改善显微组织，在1350度烧结能提高其致密度能达到96%，而抗压缩强度可达到1782MPa。然而，孔隙的难以彻底消除，间隙元素难于控制等问题，还需要不断地克服。
6 结论
TiAl合金因其独特的性能在军工，航空等高技术产业占有重要地位，采用粉末冶金工艺制备TiAl基合金，优势明显，能够制备得精密度很高的制件。在TiAl合金制备技术中，极富吸引力，进而脱颖而出。然而，粉末冶金法制备TiAl基合金技术并不是完美至极的，还有一些工作需要进一步研究和拓展：控制间隙元素和杂质的污染；合金元素的合理选择与添加，改善TiAl合金的性能；进一步完善致密化技术，让显微组织更加均匀细化，消除孔隙缺陷等；进一步研发让生产低成本，高效率，规模化，不但为军用而且为民所用，促进经济的发展。粉末冶金钛铝合金技术有其独特的优势和地位，若得到进一步改进和完善，对我国的经济发展，国力的提升，具有重大意义。
参考文献
[1]Q.Liu，P.Nash. The effect of Ruthenium addition on the microstructure and mechanical properties of TiAl alloys[J]. Intermetallics 2011（19）：1282-1290.
[2]赵瑶，贺跃辉.粉末冶金Ti6Al4合金的研制进展[J].粉末冶金材料科学与工程，2008，13（2）.
[3]Wang G X，Dahms M.PMI，1992，24（4）：219-225.
粉末冶金范文第2篇
关键词：粉末冶金技术；新能源材料；应用
前言
为了寻求长远的发展，需要重视能源问题。在全球经济以及热口增长的环境下，传统能源彰显匮乏性，无法满足社会发展的实际需求。同时，也无法进行再生。因此，面对严重的资源危机，要对新能源的开发与利用作为项目对待。粉末冶金对传统冶金技术进行了发扬过大，积极融合现代科技，推动信息化建设，实现现代工业的良性运转，也为新能源的开发提供更多的技术保障。
1 对粉末冶金技术特征的分析
粉末冶金技术具有长远的历史，其主要立足传统冶金技术，达到了对诸多学科知识的融会贯通，形成优势突出的新型冶金技术。粉末冶金主要对象是粉末状的矿石。在传统的冶金方法中，矿石的形式为整块，先进行提炼，而后进行冶炼。应用传统技术，块状矿石提炼技术受制于技术和矿石的大小，只能达到80%左右的利用率，产生大量材料的废置。但是，在粉末冶金技术的应用下，资源利用率得以大幅提升，有效降低资源浪费。另外，块状形式的矿石材料长期处于露天堆放，对环境产生不良影响，甚至破坏。由此可见，冶金技术的改善势在必行，要重视冶金技术水平的提升，使得材料各尽所用，发挥不同冶金材料的作用，切实提升使用效率，形成高性能的新材料，达到成本的降低。利用现代粉末冶金技术，能够对废矿石、旧金属材料进行再利用，有效节约资源，极大推动经济效益的获取，对可持续发展意义重大。因此，粉末冶金技术在原材料选择方面相对较为宽松，能够充分利用废旧金属、矿石等，形成不规则的粉末，满足原材料节约和回收的目标。另外，鉴于粉末冶金可塑性以及相关材料的添加，促进性能的增强和平衡。
2 对新能源技术的阐述
在科技的推动下，新能源技术逐渐被科学界重视。在传统能源开发与应用中，出现严重的资源匮乏现象，加之对环境的不良影响，使得新能源问题的出现备受关注。新能源材料需要在开发、存储以及转化方面具有突出优势。由此可见，新能源材料是发展新能源的关键因素。为了更好地实现转化和存储，其在配件、生产要素等方面都极具特色，与传统能源行业的材料截然不同。粉末冶金技术在整个新能源开发应用中占据举足轻重的地位。
3 系统介绍粉末冶金技术的类型
3.1 传统粉末冶金材料
首先，是铁基粉末冶金。这种材料是最传统，也是最为关键的冶金材料，在制造业中应用较为广泛。随着现代科技的不断发展，其应用范围不断拓展。其次，铜基粉末冶金材料。这种材料类型较多，耐腐蚀性突出，在电器领域应用较多。再次，硬质合金材料。这种材料具有较高的熔点，硬度和强度都十分高，其应用的领域主要是高端技术领域，如核武器等。最后，粉末冶金电工材料和摩擦分类，主要应用在电子领域。随着通讯技术的不断发展，粉末冶金材料的需求量增大。另外，粉末冶金材料在真空技术领域也得到推广。摩擦材料耐摩擦性较强，促使物体运动减速，抑或是停止，在摩擦制动领域应用较多。
3.2 对现代先进粉末冶金材料的介绍
首先，信息范畴内的粉末冶金材料。立足信息领域，主要是指粉末冶金软磁材料。具体讲，是指金属类和铁氧体材料。随着对磁性记录材料的研究，在很大程度上推动了粉末冶金软材料的需求。其次，能源领域内的粉末冶金材料。能源材料的研发推动能源发展，其中，主要涉及储能和新能源材料。全球经济的发展使得能源需求量增大，传统能源彰显不足，因此，新能源开发势在必行，尤其是燃料电池和太阳能的开发。再次，生物领域的粉末冶金技术。生物材料技术的发展对整个社会具有不可替代的作用。要将生物技术列入国家发展计划。在生物材料中，主要包含医用和冶金材料两大类，在维护身心健康的同时，加快金属行业的进步。第四，军事领域的粉末冶金材料。在航天领域，材料的强度和硬度是重要指标，稳定性要突出，具有极强的耐高温性。在核军事范畴，粉末冶金技术也具有发展前景，更好地推动整个社会工业技术的进步。另外，新型核反应堆的建设需要具有较高的防辐射标准，而粉末冶金技术的支持下，切实增强核反应堆的安全性与可靠性，有效降低核辐射强度。
4 对粉末冶金技术在新能源材料中的应用的介绍
4.1 粉末冶金技术在风能材料中的应用
风能对我国而言，十分丰富，不存在污染，是新能源的主要类型。在风能发电材料中，粉末冶金技术主要实现对两种材料的制作，即即风电C组的制动片以及永磁钕铁硼材料。这两种材料的制作与整个风力发电关系密切，事关发电过程的安全性与可靠性，影响发电效率的高低。风能发电机制动片在摩擦系数和磨损率方面，要求较高，同时，力学性能必须突出。目前，主要应用的是铜基粉末冶金技术，完成对压制制动片的制作。制动片需要在导热方面十分突出，同时，制动盘具有较小的摩擦。在应对恶劣温度环境的时候，也能够进行有效的使用。对于永磁钕铁硼，系统永磁材料代替了传统的永磁材料，烧结钕铁硼就是加入了稀土粉，利用粉末冶金工艺制备而成。
4.2 粉末冶金技术在太阳能中的应用
太阳能突出的特点是清洁性，是新型能源的一种，被商界所看好，开发价值巨大。当前，在太阳能领域，主要的发展方向为光电太阳能与热电太阳能，形成发展趋势。立足光电太阳能领域。其主导作用的部件为光电池，也就是半导体二极管，依靠光伏效应，促使太阳能有效转化为电能。目前，太阳能光电转化效率较低，对航天事业的发展产生阻碍。在粉末冶金技术的使用下，能够有效进行薄膜太阳能电池的制作，光电转化率得以显著提升。同时，粉末冶金技术也研发了多晶硅薄膜，代替了传统的晶体硅，光电转化率大幅提升。另外，粉末冶金技术与太阳能热电技术也实现了融合。当太阳进行地表照射之后，为了达到对光热技术的有效收集，需要发挥吸收板的功能。而吸收板的制作与粉末冶金技术息息相关，主要应用了其成型技术，发挥粉体在色素和粘结剂方的作用，而后混合，形成涂料，涂于基板之上。这也充分体现了粉末冶金技术在成型技术方面优势更加突出。
5 结束语
综上，通过对粉末冶金技术优势的分析，可以发现，其在新能源材料的开发和应用中极具发展潜力。粉末冶金在创造性方面十分突出，塑造性较强，使得其在新能源材料的发展和应用中占据核心地位。粉末冶金技术的工艺原理使得其在新能源开发中更具经济性与高效性。因此，要大力推进粉末冶金技术在新能源开发应用中的拓展，为新能源的可持续发展提供保障。
参考文献
[1]陈晓华，贾成厂，刘向兵.粉末冶金技术在银基触点材料中的应用[J].粉末冶金工业，2009，04：41-47.
[2]邱智海，曾维平.粉末冶金技术在航空发动机中的应用[J].科技创新导报，2016，07：10-12.
粉末冶金范文第3篇
关键词：凸轮轴信号盘；粉末冶金；尺寸精度
中图分类号：U466 文献标志码：A 文章编号：1005-2550（2013）04-0058-06
发动机是汽车的动力源，而信号盘相当于控制发动机的开关，其相位角度的设计及精确控制，对发动机各个气缸的协调工作起着至关重要的作用，信号盘提供信号给转速传感器，转速传感器再把信号传递给ECU，ECU收到该信号就控制发动机喷油及点火。当信号盘旋转时，磁路中的气隙就会周期性地发生变化，磁路的磁阻和穿过信号线圈磁头的磁通量随之发生周期性变化。根据电磁感应原理，传感线圈中就会感应产生交变电动势，而产生的交变电动势控制着气缸点火时间及顺序，需要信号盘具有精确的相位角度；由于电磁感应式传感器输出电压的峰值随转速的大小而变化，在发动机启动时的低速状态下，感应电压很低，也需要信号盘的信号齿具有良好的磁感应性能，以提高信号输出灵敏度。
1 产品设计
1.1 产品性能设计
凸轮轴信号盘是传感器的信号转子，装配在凸轮轴上，利用其外圆的4个凸齿，在磁场里旋转过程中产生周期变电动势，控制发动机点火顺序，保证点火正时。主要利用其良好的磁感应性能及精确的相位角度，保证发动机各个气缸的协调工作，因其产生的信号是通过电流传递给ECU，为了削弱磁场对电流的影响，信号盘本身的磁场强度应有严格的限制。
1.2 产品结构设计
凸轮轴信号盘产品见图1。信号盘外圆有4个凸齿，2个68°大凸齿，2个18°小凸齿，2个72°大缺齿，2个22°小缺齿。信号盘每转过一个凸齿，传感器中就会产生一个周期变电动势，并相应地输出一个交变电压信号，故凸轮轴旋转一周会有4个交变信号产生，ECU每接收4个信号，即可知道凸轮轴旋转了一圈。
2 工艺方案设计
产品内孔精度等级较高，达到了8级精度，销孔精度达到7级；产品外圆信号齿角度的精确性关系到装机后信号的准确性，另外根据产品的使用工况，要求产品具有较低的剩磁强度，较高的齿部密度。产品主要技术要求如表1所示。
根据上述分析，结合供应商实际生产情况，确定此零件的生产应该包含以下主要工序：
（1）成形：保证产品的外形以及密度要求，如相位角度，內孔尺寸；
（2）烧结：保证产品基本性能的要求，如强度、硬度、密度等；
（3）整形：对烧结变形的产品进行外形的校正，同时提高内孔以及信号齿角度的精度；
（4）钻孔、铰孔：保证产品销孔达到要求。
（5）退磁：保证产品有较低的剩磁强度。
3 成形方案设计
3.1 方案设计以及压机选择
（1）考虑产品的工艺性能、形状、精度以及表面的要求，除了定位销孔处必须采用机械加工外，其余均可以不采用后续机械加工。
（2）通过产品结构分析，零件上端面1个台阶面，下端面2个台阶，整体上构成一个典型的上二下三结构的粉末冶金结构件，在粉末冶金压坯形状上定义为Ⅳ型压坯，Ⅳ型压坯必须由阴模，一个上模冲、三个下模冲和芯棒组成的模具成形，由于沿压制方向横截面有变化的不等高压坯，要保证其密度的均匀性，必须按相同的压缩比来计算装粉高度，同时为了保证外圆凹槽根部的圆角能够光滑过渡，采用台阶阴模结构取代了1个下模冲。
方案1：成型方案采用上一下二结构，信号盘正面信号齿部（A区）、齿根（B区）、台阶（C区）为一整体模冲，造成ABC区密度分布极不均匀，从其硬度分布可以得到验证（A区平均硬度32HRB， B区平均硬度52HRB，C区平均硬度70 HRB）。因为ABC区为一整体模冲，在成型时，A区松装填充不够，造成成型后密度低，而A区恰好是信号作用区域，磁感应强度和产品的密度值直接相关，密度越高，磁感应强度越高，若密度低，对其磁感应强度及传递信号准确度还是不容忽视的。矫顽力和磁导率都对孔隙杂质敏感，孔隙和杂质含量越少，矫顽力场就越小，磁导率就越高，若密度越低，孔隙就越多，对其矫顽力和磁导率影响就越大。故对于粉末冶金信号盘，其信号作用区齿部密度不宜过低。
方案2：成型方案采用上一下二+台阶阴模结构（上一下三结构），信号盘正面信号齿部（A区）、齿根（B区）为一模冲，台阶（C区）为台阶阴模。因为ABC区是分冲结构，在成型时，AB区和C区的松装填充可调，使得成型后ABC各区密度均匀，从其硬度分布及波动可以得到验证（A区平均硬度61 HRB， B区平均硬度66 HRB，C区平均硬度64 HRB）。A区的密度相对提高（方案2产品硬度61 HRB大于方案1产品硬度32 HRB），而A区恰好是信号作用区域，故方案2信号盘磁感应强度比方案1产品要好。同时方案2产品整体密度均匀，在装配过程中不会产生破裂，提高了产品各项性能要求。
（3）通过产品结构计算此产品所需压制压力，需130 T的成形压力。
（4）考虑到压坯各部分的密度分布的均匀性，压坯的精度、模冲的个数，以及成型过程中粉末的移动以及供应商成型压机的特点、模架结构，为充分体现粉末冶金的特点，此次选择带用上三下三模架的机械式S-200T压机。
3.2 模具参数设计
新开发凸轮轴信号盘模具设计主要参数如表2所示。
3.3 成型动作解析
成形动作：装粉上冲下行阴模强制拉下下浮动冲落在挡块上台阶阴模落在挡块上成形终了上缸给保护压力阴模止挡打开脱阴模下浮动冲挡块打开脱浮动冲脱芯棒上缸回程机械手夹持脱出产品。
（1）装粉：因为该零件壁厚较薄，粉末之间会产生拱桥效应，为了使装粉均匀，必须采用装粉效果较好的吸入法装粉。
（3）压制成形：上冲下行与阴模合缝后，强制拉下阴模，下浮动冲落在挡块上，上冲与阴模继续下行直至阴模落在挡块上，调整阴模和外浮动冲的压制速率，避免因非同时成形而产生裂纹。
（4）脱模：采用阴模拉下式脱模，即阴模向下运动，逐渐脱出下外冲、下内冲、芯棒。脱模时要注意采用保护脱模，即脱模过程中上模冲给予产品一定的压力，待下外冲脱出阴模的同时撤去上外冲的保护压力，上内冲继续保持压力，直至下内冲脱出阴模，最后中心缸将芯棒抽回。保护脱模可以避免产品出现掉块、裂纹等外观缺陷。
成形装配示意图如图3所示。
4 材质工艺设计
原材料选择依据：根据凸轮轴信号盘的工作原理、粉末冶金件凸轮轴信号盘的综合性能及尺寸要求，原材料应该具备以下四个方面的性能：
（1）磁性能好。对于磁性材料，碳的存在降低一定的磁性能，故碳含量应尽量低。同时，磁感应强度和产品的密度值有直接相关，密度越高，磁感应强度越高。矫顽力和磁导率都对烧结条件和间隙杂质敏感，烧结温度越高和杂质含量越少，矫顽力场就越小，磁导率就越高。烧结温度越高，时间越长，金相组织平均晶粒尺寸就越大，孔隙越圆滑，磁性能就越好[1]。
（2）压制性和稳定性好，磁性材料，传递信号部位密度越高，磁感应强度越高，传递信号就越准确。磁性粉末又必须同时具备稳定的粒度分布与粒度组成且化学成分均匀、无偏析、稳定的流速以及稳定的松装密度等重要特性。由于在混料中可能产生的不均匀，包括比重偏析在内的混合料不均匀性，在烧结中因烧结温度和保温时间及压坯密度不均匀等造成的扩散不充分，则会引起组织不均匀，并使零件性能产生波动。而采用Fe-Cu-C粉末原料，因Fe和Cu的比重相差不大，不容易发生偏析[2]，且Cu相对较软，能提高压制性能。
（3）尺寸稳定性，凸轮轴信号盘信号齿角度精度越高，传递信号的准确度就越高，其金相组织平均晶粒尺寸越大，孔隙越圆滑，磁性能就越好。但对于粉末冶金件，要使其组织平均晶粒尺寸越大、孔隙越圆滑就需要较高的烧结温度和较长的烧结时间。而烧结温度越高，时间越长，尺寸变化又越大[3]，尺寸精度尤其是相位角度就难以保证。同时信号盘需装配到凸轮轴上，其内孔精度及材料的强度和韧性一定要保证。综合以上各种因素，选择添加少量的C及一定比例的铜，既能稳定产品尺寸变化，提高强度、韧性，还能提高密度，降低孔隙率，后续再通过整形对零件的尺寸以及形位公差进行校正。既保证了可靠磁性能，又保证了产品强度、韧性及尺寸要求。
（4）烧结后要满足产品既定的性能要求：产品密度≥6.4 g/cm3 ，硬度≥40 HRB，抗拉强度≥300 MPa，延伸率≥1%。
根据以上提出的材料性能要求，经过性能试验对比和烧结综合参数测定，结合现有的材料标准提供的相关材质达到的性能指标，选取Fe-Cu-C材料。
综上所述，选取供应商牌号为F1407的铁粉，其性能参数如表3所示。
5 烧结工艺设计
为保证凸轮轴信号盘在烧结过程中具有理想的金相组织，稳定的尺寸，结合供应商现有设备实际特点，选用德国进口的步移梁式烧结炉，步进梁式烧结炉具有以下优点：
（1）能够实现高温烧结，提高烧结温度可以提高生产效率，实践中发现提高55℃烧结温度对致密化程度的影响效果相当于延长烧结时间几十倍或几百倍[4]。
（2）在工作过程中可提供连续的、可重复的时间-温度-气氛曲线，这在粉末冶金生产中非常重要，当炉子的舟速一定时，各个温度可控带设定的温度以及气氛组成、气氛流量已经确定时，则通过该烧结炉的所有压坯都是在一组相同的工艺参数下烧结的，结果是建立了一条稳定的加热曲线，这就保证了烧结零件的质量即零件尺寸、性能的均匀一致性[4]。
（3）操作简单，自动化程度高；辅料消耗和热损失小，零件受热均匀；依据所选烧结炉制订烧结炉工艺，即各区温度、烧结速度，以及气氛流量的大小，结合烧结炉的结构、负荷的大小、加热时间以及保温时间并结合粉末具体参数变化，确定了以下摆放方式，即采用架烧模式，产品4x4均匀摆放在石墨垫板上，产品间隔10～20 mm，如图4所示。
6 整形工艺设计
6.1 整形方式的选择——全整形
为了保证信号盘的端面端跳、齿相位角度、平面度以及内孔精度，必须对烧结后的毛坯进行全整形，即内外径以及高度方向均产生塑性变形。全整形塑变充分，产品出模后弹性回弹小，制品的内外径尺寸精度可达到IT6-7级[5]，满足本产品设计要求。
6.2 整形方案设计
（1）因为产品成形和烧结后，产品下部两个台阶面的高度可能会和预想的会有差异，所以下冲最好做成分冲，这样根据烧结后产品上下两个台阶的高度，可以调节好分冲之间的段差。
（2）理论上整形时应先让下外模冲和上模冲接触产品，再让下内冲接触产品，这样可以避免产品在台阶圆角处出现裂纹，实际上整形时压下量只有0.1 mm左右，在压机上不易测量，可根据产品出模后的状态做进一步的调整。
6.3 压机的选择
根据产品的形状以及整形方式，决定了整形压机必须选择带上二下二或上二下三模架的压机，同时该产品的整形压力经过计算需要100 T左右，结合供应商的实际情况，选择带有上二下三结构模架的315 T液压机。整形装配图如图5所示。
7 后加工工艺设计
凸轮轴信号盘销孔精度达到7级，其位置与产品外圆齿开口角度的位置关系精确度关系到装机后信号的准确性，故其孔径及孔位置精度的尺寸尤为重要。
（1）在样件阶段采用的是钻孔、铰孔方式，钻孔和绞孔是分开完成的，设计了专用夹具及检具，保证产品质量。
（2）量产后考虑使用专机加工，设计一套专用夹具，保证在一次装夹的情况下完成钻孔、绞孔、检测、压装，提高效率。
8 产品的性能及尺寸测试结果
对于不热处理的粉末冶金零件，烧结后产品的性能已确定，故产品关键尺寸检测如表6所示。
产品所有关键尺寸PPK>1.67，过程能力充分。
9 结论
（1）合理的成形模具分冲设计，使得凸轮轴信号盘各区密度均匀，提高了信号输出灵敏度。
（2）合理的烧结及全整形工艺设计，有效地提高了信号盘的相位角度、内孔IT8级精度等要求，保证了对发动机各个气缸工况的精确控制。
参考文献：
[1] 黄培云.粉末冶金原理[M].北京：冶金工业出版社，1997.
[2] 韩凤麟.粉末冶金零件设计与应用必备[M]. 北京：化学工业出版社，2001.
[3] 刘传习，周作平.粉末冶金工艺学[M]. 北京：科学普及出版社，1985.
粉末冶金范文第4篇
（展位号：4G35）
瑞典一胜百集团累积300多年的经验生产世界级优质模具钢材的同时，亦致力研究及发展工作，以确保产品在竞争炽热的市场内都能满足日新月异的技术要求。一胜百具备冷作五金钢，塑胶模具钢，热作模具钢，粉末冶金钢以及刀柄刀杆材料等所有模具及非模具使用上的钢材，华南服务中心提供配套的热处理和表面处理服务，使我们的钢材发挥最好的性能。先进的技术服务中心，提供精确的钢材质量分析及模具失效原因的分析。
本次展会展出全新一胜百粉末冶金钢：ASSAB PM 23，ASSAB PM 30 ASSAB PM 60；新型刀杆刀柄材料：BALDER，BURE
粉末冶金范文第5篇
【关键词】 热等静压 粉末冶金 扩散连接
热等静压（hot isostatic pressing，简称HIP）是粉末冶金领域等静压技术的一个分支，现已成为一种重要的现代材料成型技术。该技术将制品放置到密闭的容器中，以密闭容器中的惰性气体或氮气为传压介质，向制品施加各向同等压力的同时施以高温（加热温度通常为1000～2000℃，工作压力可达200MPa。），使得制品在高温、高压的作用下得以烧结和致密化。
随着热等静压设备性能的不断改进完善，HIP技术现已在硬质合金烧结、钨铝钛等难熔金属及合金的致密化、产品的缺陷修复，大型及异形构件的近净成形，复合材料及异种材料扩散连接等方面得到了广泛应用，已经发展成为一种极其重要的材料现代成型技术。
1 热等静压设备的结构
热等静压设备主要由高压容器、加热炉、压缩机、真空泵、冷却系统和计算机控制系统组成。图1为典型热等静压系统的示意图。
高压容器是由无螺纹、底部封闭钢丝缠绕的预应力筒体和钢丝缠绕及预应力框架组成。加热炉提供热等静压所必需的热量，通常为电阻式加热炉，可视不同温度档的要求，采用不同的电阻材料，如最高工作温度为1450℃条件时可用钼丝加热炉，为2000℃条件时可用石墨加热炉。HIP设备通常采用非注入式电动液压压缩机可给热等静压提供高达200MPa的高压气体。真空泵采用旋转叶轮，在产品烧结中用于真空抽吸，同时抽除容器内的氧、水汽和其它杂质。冷却系统采用内外循环回路设计；内循环通过管道内冷却水的流动与压力容器外壳间进行热交换，为了保护冷却系统，冷却水的质量很重要，需采用去离子水，管路也需进行防锈处理；外循环则通过换热器将内循环的热量带出。计算机控制系统实现温度、压力、真空的程序控制，并显示所有工作状态，可编制控制器提供安全可靠的联锁。
2 热等静压技术的应用领域
2.1 粉末冶金领域
粉末冶金是用粉末作为原材料，经过成形、烧结和后处理将粉末固结成产品的工艺，能生产特殊性能的多孔制件、复合材料、复杂结构件，其产品具有组织成分均匀、力学性能优越的特点。采用热等静压（HIP）进行粉末固结是将粉末采用金属、陶瓷包套（低碳钢、Ni、Mo、玻璃等）或不采用包套置于热等静压设备中，以高压氮气、氩气作传压介质对粉末施加各向均等静压力，在高温高压作用下热等静压炉内的包套软化并收缩，挤压内部粉末使其经历粒子靠近及重排阶段、塑性变形阶段扩散蠕变阶段三个阶段实现制品的致密化。
图2为粉末热等静压固结工艺。粉末填充一般在真空或惰性气体氛围中进行。为了提高填充粉末的密度，包套要不停的振动。为了得到统一的收缩，则需要填充粉末的密度应不低于理论密度的68%，填充后包套要抽真空并密封，这是因为热等静压过程是通过压差来固结被成型粉末和材料的，一旦包套密封不严，气体介质进入包套，将影响粉末的烧结成型。另外，真空密封可以去除空气和水，防止氧化反应和阻碍烧结过程。
热等静压是在高温下对工件施加各向均等静压力，与传统粉末冶金工艺相比有如下优点；
（1）制件密度高。通过金属粉末HIP致密化成形的制件密度分布均匀，可以消除材料内部的孔隙，制造出理论密度的致密体零件。
（2）晶粒细小。包套受到等静压力的作用，可抑制粉末的晶粒快速增长，得到良好晶粒尺寸的制件。
（3）力学性能好。由于通过金属粉末HIP致密化成形的制件晶粒各向同性且均匀细小，能闭合材料内部孔隙和疏松等缺陷，提高材料的性能可提高制件宏观力学性能的均匀性，有助于提高制件的疲劳寿命，增强延展性、抗冲击强度及蠕变性能。
（4）实用范围广。可以对难加工材料（如钛合金、高温合金、钨合金、金属陶瓷等材料）以粉末HIP的方式成形和致密化。
（5）材料利用率高。包套与粉末在HIP过程中均匀变性，可以实现复杂零部件的近净成形，减少昂贵材料的浪费，达到节约成本的目的。
HIP成形能得到全致密的粉末冶金制品，其抗拉强度、延伸率、疲劳强度等力学性能优于烧结制品，因而HIP成形工艺在粉末冶金成形工艺中占有十分重要的地位，在现代工业生产中得到广泛的应用。
高速钢是一种化学成分复杂的高合金钢。在采用传统的熔炼-锻造法生产高速钢时，由于铸锭尺寸大，冷却缓慢、不可避免的产生碳化物偏析。这种偏析组织不仅给锻、轧等热加工造成困难，损害了产品的各种性能，而且限制了合金含量的进一步增加，阻碍了高速钢的发展。HIP技术的问世，使许多高速钢可以采取粉末冶金工艺来制造，从而克服了熔铸钢中碳化物偏析这类缺陷，把粉末冶金技术成功引入了致密钢材和合金钢的生产领域。
硬质合金是粉末冶金产品的代表作，通常采用氢气烧结或者真空烧结进行合金化；相比之下引入HIP技术制备硬质合金具备以下优点；1）残余孔隙几乎完全消除，相对密度达到99.999%；2）制造大型或长径比大的制品时，废品率低，表面缺陷大幅降低，抛光后可得到光洁度极高的表面；3）制品性能大幅度提高。
钛合金因具有高强度、高韧性、抗氧化及耐腐蚀的特性，广泛应用于航天、航空、航母和化工等领域。钛制品的传统制造工艺复杂，二次加工材料损失大。用HIP技术制备的粉末钛合金，不仅简化了熔炼工艺和切削工序，而且合金组织更趋均匀，性能明显改善。
陶瓷材料的特点是熔点高、弹性模量大、硬度高、密度低、热膨胀小及耐磨、耐腐蚀等。通常采用粉末压制成型和烧结或热压，通常制品孔隙度较大，性能较差。HIP工艺提供了生产高性能、高均匀程度、高致密度陶瓷或陶瓷金属复合材料的手段。在加工过程中，由于原料粉末直接进入包套，不再添加传统工艺所需的有机成型剂，所以原材料在整个工艺过程中不受污染，这样生产的材料是一种纯洁的匀质材料，具有均匀的细晶粒和接近100%的密度。而且，等静压技术将高压惰性气体和高温同时作用于产品，能够有效地去除内部空隙，并在整个材料中形成强的冶金结合，极大地解决了陶瓷或陶瓷金属复合材料制备的困难，特别在制备大尺寸、复杂形状的陶瓷材料方面有较大的优势。
另外，HIP工艺能生产基本不需要机加工的近终形部件。一个热等静压的近终形部件，由于可做成最终尺寸或接近最终的制品尺寸，因此用料少。据统计，采用HIP近终成形工艺制得的产品，其材料的利用率一般可达到80%～90%，其价格比常规工艺制得的产品低20%以上，同时显著减少了机加工的时间和成本。HIP近终成形技术中使用的模具已经可以用钢板焊接而成，其形状可以任意变化，部件的设计自由度较大。由于可制作各种异型体及整体部件，减少了焊接的数目，也提高了制品整体的可靠性。HIP近终成形技术可提高原材料的使用率和机加工效率，常用于整体成形许多常规方法难以成形的零件，特别适合于航空航天、船舶、武器设备、核设施、发电设备等关系国计民生的重大应用领域。
CFM国际公司生产的CFM56发动机中有2个挡板通过粉末HIP近净成形，截止2007年12月31日，有17532台CFM56发动机在役，已装备7150架飞机。俄罗斯使用EI1698P镍基高温合金粉末HIP近净成形，为地面涡轮装置生产大尺寸盘型零件，其强度和塑形比铸、锻件提高了10%～15%，近净成形的盘类零件直径可达1100mm（图3）。Bjurstrom等利用HIP近净成形方法成功制造了高压泵体，并将泵的支撑、关口、凸缘等部位与泵体一起整体成形，不仅显著缩短了部件的制造周期，且明显提高了制件的力学性能。瑞典Stephen等将板材焊接拼合成复杂包套的外壳与内部模芯，对APM2218粉末HIP近净成形，成功制造了复杂的蒸汽管路系统。他们还以超级双相不锈钢粉末为原料，采用HIP近净成形技术制备出深海下使用的高压阀体，完全克服了传统铸、锻件的缺陷，综合性能明显提高。法国Baccino等采用HIP近净成形技术制备出镍基高温合金、钛合金、不锈钢类非常复杂的零件，如直升飞机发动机的涡轮轴、叶轮等制件，还制造出尺寸达1m的大型不锈钢件。
我国在粉末HIP近净成形领域的研究工作开展较少，目前主要由北京航空材料研究院、航天材料及工艺研究所、中南大学、北京科技大学、西北有色金属研究院等单位开展了相关研究工作，尚处于研究初期，与国外先进水平相比，还有很大差距。
2.2 扩散连接
扩散连接是一种新型的焊接工艺，对于难于焊接的金属以及异种材料之间进行固态连接具有很大的应用价值。热等静压扩散连接是将两种材料表面磨平和抛光后，用某种液体或气体介质在各个方向加力将两种材料紧密地压在一起，然后加热到熔点以下的某个温度，并保温保压一段时间，使材料通过原子间相互扩散实现连接。热等静压扩散连接涉及到的材料可以是金属-金属、金属-非金属、非金属-非金属，在核工业、航天等多个领域方面值得应用推广的一项较好技术。
从上世纪70年代以来，国内外采用热等静压扩散连接的方法对铍/钢，铍/铜合金，铜合金/钢，铜合金/铜合金，铜合金/Al合金连接进行了大量的研究，实现了铍/ HR-1不锈钢、Al-Si合金/HR-2不锈钢、Be/CuCrZr合金W/Cu、V-4Cr-4Ti/HR2钢的热等静压扩散连接。
王锡胜等采用热等静压（HIP）技术实现了进行扩散连接，研究表明中间过渡层及连接工艺参数对接头性能存在明显影响。在580℃，140MPa下Be与CuCrZr直接扩散连接以及采用Ti（Be上PVD镀层）/Cu（CuCrZr上PVD镀层）作过渡层的间接扩散连接均达到了较好的连接效果。表面采用Ti镀层的间接扩散连接，可有效阻止Be与Cu形成脆性相。另外，中间层或扩散阻碍层材料对连接成功与否或质量高低有着重要的影响，其选择原则是在设定的温度下，尽可能阻止Be的扩散，减少脆性金属间化合物的生成，同时又能缓和接头的内应力。国内外研究了多种材料作为Be/Cu连接的中间层或阻碍层，如Ag、Ti、Cu、Al、BeCu合金以及复合层Ti/Ni、Ti/Cu、Cr/Cu、Al/Ni/Cu等。
在核聚变反应装置中，偏滤器面对等离子一面的材料要求有很好的耐高温性能和良好的热传导性能。现有的单一材料不能同时满足两种需要，因而设计了W-Cu复合材料。钨具有很高的熔点，可作为面对等离子一侧的耐高温材料，铜具有很好的导热性能，作为基体材料能满足导热和冷却的要求。吴继红等采用热等静压实现了核聚变反应装置中偏滤器面对等离子一面的铜和钨进行连接，焊接性能满足了偏滤器工作需要。
钒合金作为聚变堆结构材料的候选材料，在作为结构材料应用时，须与不锈钢等金属进行连接。冷邦义等以AuNi合金作为过渡层材料，采用热等静压（HIP）方法进行V-4Cr-4Ti/HR2钢扩散连接。
3 结语
热等静压设备和工艺日益改善，应用领域不断扩大，目前热等静压技术已广泛应用于航空、航天、能源、运输、电工、电子、化工和冶金等行业。热等静压技术能使粉末冶金件在高温高压的作用下实现全致密化，晶粒细小，大幅度提高制品的宏观力学性能的均匀性，有助于提高制件的疲劳寿命，增强延展性、抗冲击强度及蠕变性能，而且能够实现近净成型，是制备新型材料的重要手段。
对于难以焊接或材料性能相差较大的异种材料，热等静压方法能够通过异种材料间的原子扩散形成性能较为满意的连接接头。因此，热等静压扩散连接是一种可在多个领域推广的技术方法。
参考文献；
[1]谌启明，杨靖，单先裕，等.热等静压技术的发展及应用[J].稀有金属及硬质合金，2003，31（2）：33.
[2]关明鑫.热等静压在粉末冶金中的应用[J].天津冶金，2001（5）：40.
[3]詹志洪.热等静压技术和设备的应用与发展[J].中国钨业，2005，20（1）：44.
[4]张义文.热等静压技术新进展[J].粉末冶金工业，2009，19（4）：32.
[5]陈飞雄，强劲熙，贾佐诚，等.热等静压法制取复合硬质合金轧辊[J].稀有金属材料与工程，1998，27（3）：177.
[6]尚文静.热等静压（HIP）技术和设备的发展及应用[J].有色冶金设计与研究，2010，31（1）：18.
[7]张善勇，隋玉俭.铸造高温合金的热等静压致密化机理[J].钢铁研究学报，1985，5（S1）：77.
[8]徐建庭，庄景云，许静君.热等静压（HlP）―消除铸件缺陷的有效方法[J].钢铁研究学报，1982，2（1）：29.
[9]呼和.镍基铸造高温合金的热等静压处理[J].金属学报，2002，38（11）：1199.
[10]马富康.等静压技术[M].北京：冶金工业出版社，1991：302.
[11]张鹏程，邹觉生，铍/HR-2不锈钢热压连接界面扩散区成分分布模拟[J].核动力工程，2003，11（1）：1.
[12]张鹏程，白彬，杨江荣，邹觉生，压力对被/HR-1不锈钢扩散焊的影响[J].稀有金属，2003，27（1）：1.
[13]张贵锋，张建勋，包亚峰.日本关于固相扩散焊界面空洞收缩机理的研究[J].焊接，2001（10）：14-18.
粉末冶金范文第6篇
1高速压制
高速压制技术的诞生实现了总质量大于5.0kg的高密度大型粉末冶金零件的烧结，在20ms之内对粉末实现压缩处理，在3000ms之内实现多次的压制，提高齿轮零件的密度。当前粉末冶金的困境可通过高速压制打破，鉴于传统的压制成形对成形压力的要求非常高，但是压机吨位又对成形压力造成了限制，因此无法满足传统压制成形技术的成形压力要求，高速压制基本上不会受到成形压力的影响。粉末带有预合金化与扩散合金化的双重特征，其密度最大可达到7.7g/cm3，在粉末冶金行业得到了广泛的应用。通过液压进行控制的冲锤，其产生的冲击波比较强，可实现高速压制的致密化，而致密化的程度主要是由冲锤的速度以及质量而决定的，因此其采用的是液压控制，因此可防止出现非轴向反弹，避免损坏压坯。进行多次高速压制是可行的，并且经过重复压制之后，齿轮零件的密度会显著增加，单次的冲击时间间隔要求＜300ms，通过计算机对冲锤的冲击功以及行程实现精准的控制，确保多次冲击压制可快速完成。然而，高速压制技术尚处于研究阶段，在复杂的台阶型的零件制备方面尚有很大的潜力可供挖掘。
2烧结齿轮的表面致密化技术
提高粉末冶金齿轮零件性能的核心方法在于提高密度，笔者认为，经过热处理以及后加工的齿轮零件，其性能并不十分理想，出现了失效的问题，而失效问题出现的主要原因是齿轮的表面接触疲劳，提高齿轮疲劳性能的的主要途径及时提高其表面的密度。对齿轮进行表面渗碳或者是激光热处理，可提高齿轮的外部硬度，增加其碳含量，提高其耐磨性与韧性。粉末冶金齿轮普遍存在着一定数量的孔隙，因此其表面接触疲劳强度不如经过铸轧钢加工的齿轮，然而经过表面致密化处理之后，齿部跟轧辊模进行接触的表面可达到全致密的效果。经过表面致密化之后，齿轮的齿部表面处于无孔状态，心部则是多孔体，因为只有齿轮的表面承受外加的应力，所以可降低齿轮的生产成本。通过轧辊模对烧结齿轮进行反复地轧制，可切实提高齿轮的齿形精度以及尺寸精度。如果齿轮的表面致密化深度＞0.7mm，则齿轮的表面接触疲劳强度得以增强，降低齿轮的表面粗糙度，臻于“镜面”标准，保持绝对的光滑状态，降低齿轮在运行时所产生的噪音。再对表面无孔的齿轮进行热处理，按照渗碳钢的水平对齿轮的接触疲劳强度以及弯曲疲劳强度进行适当的调整，大致的技术流程为成形烧结机加工表面致密化热处理。表面致密化技术的优点可概括为噪音低、尺寸精度高、耐磨性高、耐腐蚀性强等，而这正是高质量的齿轮所必须要具备的客观条件，即便是密度仅仅为7.25g/cm3的烧结齿轮，经过表面致密化处理之后，其表面接触的疲劳性能比铸轧钢更高。
3结语
粉末冶金范文第7篇
【关键词】 少无切屑加工技术 汽车传动零部件 加工方式
现有的少无切屑这一类别工艺，包含有精密框架下的锻造技巧、速率很高的切削制造等。在这之中，塑性压力层级内的加工，搭配着粉末冶金、各类别的冷挤压、精密框架下的锻造等。选取出精准的成形路径，去除掉冗余的那些切削。这样的技术，即可节约材料，又可节约工序，且成效凸显，因此，适和汽车配件制造的、尤其是规模较大的批产加工。伴随汽车整体的轻量化发展，这样的加工技术，在汽车传动零部件中，运用也越来越广泛。
1 新颖的楔横轧
入世后，我国既有的制造业，面临了全球框架下的新市场新机遇，尤其是汽车制造这一行业，近年来可谓如日中天迅速发展。而这一行业的发展重心，归结成各类别零部件的制造技术。零部件制造技术，正朝向低耗材、高效率的方向发展，也凸显了轻量化的总态势。这样的趋势，对原有的锻造业，带来了的进步时机。新颖的制造工艺，可以缩减原有的材料耗费，还可增添原有的产出成效，提升配件的内外部质量。
精密框架下的楔横轧，属于传动轴的成形工艺之一。这一工艺带有的规则是：机器含有的两个轧辊，搭配着楔形模具；它们朝向同向去转动，以便带动机器配有的圆形坯件，朝向反向去转动。轧件在这种模型的促动下，被塑造成独有的阶梯轴；它会沿着压缩轴去延展。机器配有的轧辊，每次的转动，都会产出一对新坯件。
这种新工艺，特别适合制造尺寸落差的较大轴类零件，如我厂猎豹、金杯等重卡变速器的中间轴。楔横轧可替换掉陈旧的锻造技巧以及粗车产出的毛坯，还可替换掉精车产出的坯件。具体而言，楔横轧会把原有的产出成效，延展到5倍左右；零部件带有的综合机械特性，会延展35%左右；原有的制造能耗，会被缩减30%左右；均衡框架下的产出成本，会被缩减32%左右；各类别的投资，会被缩减一半。楔横轧工艺的种种优势，正逐步开发应用到各类别的零件坯件轧制中，也带来了楔横轧这一新颖技术的迅速发展。
2 新颖的粉末冶金
粉末冶金框架下的成形技术，应用的范围也很广。这一精密技术，含有少无切削、配料运用层级高、制造流程很洁净、产出成本偏低的独有优点，可用来制造形状偏复杂的、很难经由机械切削的那些零配件，如汽车变速器箱体外壳体及离合器壳体等。粉末冶金，附带着偏高的科技量，也含有很高层级内的附加值。汽车制造工业发展越来越壮大，对异形配件现有的需求也会越来越大。因此，粉末冶金技术的带来的成效也会越来越显著。
新颖的粉末冶金，选取的是灵活的多样原料，经由独有配方，可增添部件原有的性能。这样的粉末冶金不但可以制造外壳体等大型零件，还可以制造出强度偏高、很精密的部件。粉末冶金后经由精整、复压以及关联的复烧制造出来的齿轮，可升至IT5这样的精度层级，等同于滚齿加工的水平，然而，生产效率却高出滚齿许多。由于这种新颖冶金的独有优势，最近几年，它越来越受到注重。
3 传动部件搭配的冷摆碾
汽车附带有扁盘特性的配件制造，可采用冷摆碾这样的加工路径。经由冷摆碾，能制造出垫圈、齿轮或花键。新颖的冷摆碾，与齿形配件整合而产出的加工效果，就归属于转向器配有的变速比齿条。这样的比齿条，涵盖着可被更替的齿形模数，以及可变更的独有压力角。因此，若选取了陈旧的切齿路径，不但制造工序复杂，且会耗费掉偏多的原料。而冷摆碾附带着的模具，在数控系统的精密控制下，因此，化解掉了原有的加工疑难。变速箱上轴类零件的花键大都采用冷摆碾工艺，效果显著。
惯用的冷锻技术，在制造偏长的齿条时，要添加预成型这样的工序；同时，制造出来的齿顶，也很难与既有尺寸契合，这就缩减了模具年限。新颖的摆碾机，可以经由摆头的事先调和，而获取到精准的摆动轨迹，这就促动了齿条慢慢的成形。从现状看，精密框架下的冷摆碾，可制造出很精准的独有齿条；同时模具寿命也延长了。因此，这种传动配件的关联工艺，非常适合精益化生产的需求。
4 传动部件搭配的冷挤压
新颖的冷挤压，也划归为现有的少无切削类技术。这种技术可缩减原有能耗及原有材料，增添产出效率。冷挤压成型过程，是将现有的金属坯件，在特定的压力之下，更替了原有的形态。这样制造出来的齿轮或轴类零件，含有很致密的组织架构，含有连续状态下的金属纤维；且部件带有的耐磨特性以及关联着的疲劳强度，都会超出陈旧的切削配件。在很频繁的冲击态势下，以及荷载偏高的那种工况之下，很适宜选用这样的加工路径。还可根据加工零件的需要，选用特有的冲头，予以反挤压，以便促动它成形，增添配件强度。
在目前原料成本不断上升的态势下，冷挤压这一技术，很适宜用到规模批产的传动部件制造中，我厂的变速箱传动主轴均采用多工位冷挤压工艺，不但省料、余量小，而且精度高、径向跳动小，表面也光滑。
5 结语
规模偏小的、分散态势下的传动零部件制造，没能与其他简单高效的配件规模契合。这样的状态，造成汽车制造中的生产瓶颈。伴随竞争态势的递增，汽车配件这一行业，应着力去缩减原有成本、凸显出优良的配件质地。少无切削这样的配件加工，既含有期待中的经济成效，又能整合起了各类别的冷热工艺，并选取了复合属性的加工原料。经由这种程序，制造出来的传动零件，能与既有尺寸契合，同时又经济高效。
参考文献
[1]牛永生，于海云，孟令军.少无切屑加工技术在汽车传动零部件中的应用[J].机械传动，2005（08）.
粉末冶金范文第8篇
已知粉末冶金工艺的一种特异特性，是零件中的连通孔隙可产生相当大的毛细力。尽管毛细作用会把熔化的钎料吸进设计的必要的连接间隙，但孔隙的毛细力一般太大，很快就会将钎料从连接界面吸走。孔隙网络起着将填料金属吸进零件容积内的管道作用，这可能导致连接处填料金属不足。为此孔隙总是烧结钎焊中的一个难题。解决此问题的一种选择，是钎焊前进行铜熔渗，从而可将多孔性体完全充填。可是，这种方法不但效率低而且可能成本过高。
另一种方法是将零件生坯压制到密度高于7．2g／cm3，也可防上熔渗［4］。可是，短距离熔渗对提高结合强度可能是有利的，在较高密度下，表面孔隙的封闭可能会完全阻止这种情况发生。这样做，结合强度可能比预期的要小。
因此，粉末冶金钎焊需要能够部分熔渗，而大部分保持在预定的间隙中以形成牢固结合的特种填料合金。已确立的钎焊合金，Ancorbraze 72，是专门为粉末冶金产业此项用途而设计的，在短距离熔渗后即固化。这可防止钎料材料过分损失在零件容积内，留下足够的填料合金以实现母体表面间的牢固金属结合。这一机制出现在钎料材料与铁基体溶解而产生熔化钎焊材料的液相线温度升高时。随着液相线温度升高，表面张力增高，流动性降低，使钎料合金难以进一步渗入，最终在或接近烧结温度处固化。从原理上讲，这些就是用钎焊连接粉末冶金零件的工序，尽管如此，它并不总是一种顺利、可控的工艺，因为有许多外部参数会影响其性状。
尽管粉末冶金烧结焊接已在成功地应用，但似乎有许多随机事件发生，当钎料材料在合金与铁熔化时未能及时封住接近零件表面的孔隙时，则会发生过多的熔渗。从图1（a）可看出一个合格的钎焊连接的实例，展示出的间隙中有足够量的填料合金，母体表面有最小熔渗，这可能具有适度的连接强度。
与此相反，图1（b）示出在连接处两侧都有过多的熔渗，较亮的相是富集的钎料合金。由于熔渗太多，剩余的填充间隙的钎料材料量不足。这种现象并不总是容易理解的，当制造过程中出现这种情况时，都要下很大力气去解决它。大家知道，一些零件制造商用在钎料预混合粉中添加少量铁粉以防止表面腐蚀，通常用液相处理，可能会抵消过多熔渗。以前支持这种方法的研究工作表明，在钎料预混合粉中添加铁粉将影响固化温度的起始，或许会影响熔渗程度［5，6］。
在进 行 钎 焊 时 已 确 立 了 许 多 要 遵 循 的的 准则［1，6，7］。一个关键因素是气氛组成，并且在烧结的每一阶段都须要严格控制。当零件在预热带时，最重要的是要轻微氧化以促进有效脱出剂而不会熏黑。进入高温加热带的残留在表面上的污染物，可能对有不良影响，阻碍钎料合金流过间隙。如果预热带的气氛过分氧化，钎料合金组成可能被氧化。在这种场合，在高温加热带可能不会充分还原钎料材料，或者钎料材料被焊剂改变使着可适当润湿与流动。钎料表面的绿色表示是过度氧化的迹象［1］。当装炉量改变与发送零件速度变化时，可能需要调整气氛。烧结时的另外一个因素涉及到零件的加热温度分布，鉴于较高温度可将钎料材料由较冷区吸走，故零件的温度不均匀可能会导致钎焊合金不规则的流动。这可能会形成不均匀的钎焊连接。另外，加热速度慢可能促使钎料合金的低熔点成分从钎料中析出，在与铁合金化后很快再凝固，阻止剩余的钎料流入间隙［2］。
液态钎料有效地润湿母体材料，常常是成功进行钎焊作业的关键。表面氧化物会阻止钎料合金在表面上的散布，在钎料通过连接处进行虹吸之前，必须将其清除［8］。因此，关键是要含有一种焊剂以溶解钎料与母体材料二者的表面氧化物，在表面张力减小时，促使钎料润湿与展开。在使用焊剂时，会在放置钎焊片处留下含金属氧化物（代表性的为Mn或Si氧化物）的玻璃质残渣。残渣一般是粘着的，也有实例表明，如果不除去，使用时会剥落。因而，习惯的做法是，在零件设计中包含有盲孔或封闭的空洞用来保持残渣，防止在使用时干扰活动件。如果使用钎焊时，采用开孔设计，可推荐采用像洗涤、化学浸蚀或研磨作用使残渣松散去除类似玻璃的焊剂残渣的方法，尽管如此，在烧结钎焊时，在钎料中添加焊剂是必要的，除非生产是在真空室中进行。
在历史上，烧结钎焊大多在炉中用吸热气氛与Ancorbraze 72进行的，因为这种主要钎焊合金是为在这种气氛中使用而设计的。吸热煤气的典型组成为20％～30％CO，30％～40％H2，40％～47％N2，1％水蒸气及0．5％CO2和能够根据要求的效应调节露点与碳势。这些年来，许多烧结炉为了经济效益而转向采用干燥、贫弱气氛（体积分数）90％N2－10％H2。面临的难题是，气氛组成已改变，这导致钎焊性能不可预知，却必须提供始终如一的钎焊结果。为了更好地了解钎焊合金与影响钎焊性状的工艺参数，进行了以下研究以定性地评估钎焊合金的熔化与凝固的性状，和在预混合粉中如何添加铁来改变其在贫弱烧结气氛中的相互作用。
1 方 法
这项研究使用的钎料合金，是水雾化法生产的Ancorbraze 72，其标称组成（质量分数）为：
41％Ni，40％Cu，15％ Mn，1．8％Si，1．5％B。用于压制圆片的是市场上可买到的粒度分布为425μm／＋75μm的。添加0．75％Acrawax剂制成预混合粉，在20 MPa下压制成圆片，每个圆片重0．85g。将钎料圆片置于直径1英寸基体压坯之上，在Abbatt高温连续带式烧结炉中于1 120℃下烧结，测定了钎料的润湿性状。将基体压坯压制到密度7．0g／cm，其组成是由市场可实到的Ancor－steel 1000B铁粉，Acu Powder 8081铜粉及Asbury3203H型石墨。表1列出了所有可能组合的评价参数。另外，在第二次发送的钎焊小片测定生坯表面或烧结表面的影响前，一组基体压坯在90％N2－10％H2中进行过预烧结。烧结后用目视检查钎焊小片的残留物，观察所列不同参数的影响
作为对润湿性状研究的观察结果，进一步研究了基体压坯中石墨含量的影响。铁基混合粉（质量分数）是由2％Cu粉与三种石墨含量0．3％，0．6％，0．8％制成的。钎焊连接是由这些混合粉压制到密度7．0g／cm3的，尺寸为1．25in×0．25in×0．5in的矩形生坯试条叠加构成的。顶端的试条中央钻有孔，以便放置一小片钎料。将试样在1 120℃，于90％N2－10％H2气氛（体积分数）中进行了烧结钎焊。为了在零件间形成间距，将顶端试条的一面压制成为倒斜边的，以在上、下试条间形成0．076～0．127mm的间隙。将试样在垂直于连接面的方向切开，随后依照标准金相法进行镶样与抛光以便获得光学图像。另外，用自动图像分析仪测定了横穿烧结钎焊连接区的孔隙分布和自钎焊连接处中心线距离的关系。
此外，用差热分析（DTA）对钎料的熔化与凝固性状及其与铁 的相互作 用进行了评估。用STA449Jupite在40ml／min的流动的氮气氛中在氧化铝坩埚中对代表性试样同时进行了热重－差热分析。温度曲线包括以20℃／min冷却到600℃之前，以20℃／min由25℃升温到1130℃，保温5min。以将细铁粉混进钎料预混粉的方式研究了铁进入钎料合金溶液中的影响。另外，用模拟典型零件组成进行的烧结钎焊的DTA，检验了FC－0208预混合粉层间的钎料。
2 结果与讨论
2．1 润湿研究的观察
图2示润湿研究的烧结试样。这里并未展示所有的观察，除非另有说明，只是用在90％N2－10％H2气氛中的FC－0208基体压坯组成说明一般趋势。在第一排，增大焊剂的量对表面展开或熔渗的影响好像微不足道，在每种情形下熔渗都是过多了。对钎料添加质量分数为10％细铁粉，顶部的残留钎料量增多，可是，对展开似乎无影响。在第二排为添加质量分数为3％焊剂与使用不同的气氛。在每种情况下，都是熔渗显著。与100％H2的结果相比，添加CH4与CO的似乎残留在表面上的残渣较多。底下一排改变了基体压坯的组成。基体压坯中不添加石墨，钎料合金的表面展开显著，而很小熔渗。不添加铜，加大石墨量，提高了对基体压坯的熔渗。另一种方法，当基体压坯进行预烧结时，在所有的试验条件下，大多数钎料材料都残留在表面上。由这项研究可得出的几个关键结论：
（1）基体材料中的石墨对钎料润湿的性状有强烈影响。在压坯中添加石墨会导致熔渗增强，从而减少了用于在表面上展开的材料。不添加石墨的压坯，在表面上展开的量最大。尽管减少石墨可减小熔渗，但在制造粉末冶金零件中这并不是可行的选择，因为需要用石墨来提高强度和达到所需要的性能。
（2）对压坯进行预烧结对防止熔渗虽有显著影响，可是，这种方法在制造调整中在经济上可能是行不通的。
（3）在钎料预混合粉中添加细铁粉，好像会导致熔渗到压坯中的量减小，正进一步研究这种相互作用。
（4）在所有试验条件下，添加焊剂都是需要的，可溶解表面的氧化物和促进表面润湿；关于钎料在表面上如何流动，与3％（质量分数）焊剂相比，将焊剂增大到5％（质量分数）似乎并未看出改善。在实验室的条件下，增加焊剂含量没有看出有任何好处，而可能进一步受到满载生产炉的影响。
（5）基体材料中的铜粉，对烧结前试样生坯的表面润湿没有影响。压坯的预烧结会导致对含0～2％（质量分数）铜的钎料表面展开略有改进。这种性状暗示，在铁表面溶解的铜会减小与铁接触的钎料的润湿角，使其更成功地合金化，从而阻止熔渗，而促使代之以展开。
（6）在钎料预混合粉中添加石墨有不良影响，完全阻止钎料颗粒聚集与润湿压坯表面。这暗示，在炉子预热带产生的任何残渣与烟黑，都会大大阻止钎料润湿表面与流动，而这与焊剂含量无关。
（7）在这项研究中，在气氛中注入少量（0．5％（体积分数））CO或CH4好像并没有改善润湿性状或防止熔渗。但是，在满载的生产炉中，结果可能不同。
2．2 支持的证据
在大多数情况下，不论参数如何，变化通常结果是钎料会熔渗进基体压坯。一个有趣的观察（本实验的整个的持续趋势）是，由于减少石墨含量，钎料材料在表面上的展开会增大，这与熔渗正相反。为进一步研究基体材料中石墨含量的影响，利用混合有不同石墨含量的基体试条，进行了钎焊连接。
2．2．1 石墨的影响
如图3所示，对利用压制到7．0g／cm3的基体材料FC－020X（X＝碳含量）制取的烧结钎焊试条进行了对比。（a）是烧结体碳含量w（C）为0．28％的，钎焊连接处很清晰。请注意，零件中的熔渗是最小的，因为早在熔渗之前就将孔隙网络封堵了。（b）的基体材料烧结体碳含量w（C）为0．55％，在将孔隙封堵之前，钎料合金就已更深地流入零件中。（c）的烧结体碳含量w（C）为0．72％，零件表面与钎焊连接处间的界面更模糊，这是因为由原始表面溶解的铁量增多，钎料材料更进一步熔渗进毗连的零件中。在w（C）＝0．72％烧结体碳水平下钎料似乎进一步熔渗进了开孔网络，但这并不意味着发生了过多熔渗，因为连接处依然完全充满钎料材料。值得注意的是，连接处的显微结构形态由于使较多钎料合金熔渗进零件而发生了变化。迄今，尚未试验测定过这种显微结构变化对连接处强度的影响。但是认为，需要钎料合金对基体材料进行一些熔渗，以促进较均匀的金属结合，见图3（c）。为支持增大熔渗的目视观测，对图3示的试样用图像分析测定了百分率孔隙度和自估计的钎焊连接处中心线的距离的关系。这些测量结果示于图4。已知基体零件的平均起始孔隙度约为11％，孔隙度水平应增加到距离钎焊作用远处的值。对于w（C）＝0．28％烧结体碳的合金化零件，在距中心线300μm以内，孔隙度水平就很快升高到了基体零件的孔隙度水平，这说明很少发生熔渗。这种测量与上面的目测结果很一致。在达到基体试条的标称孔隙度水平之前，基体零件的较高的碳含量，会导致熔渗深度稍有增加，如测得的自中心线的较大距离为440～500μm所表明的。这些结果表明，碳含量影响钎焊连接处的形成，并且可能影响熔渗程度。但是，还不十分明了碳含量是如何具体地改变润湿性状的，是通过帮助减少表面的氧化物还是控制了熔化钎料的表面张力，阻止它与铁表面的密切接触。熔渗随着碳含量增加而增强，这种迹象表明，钎料一开始是不能与铁合金化的，因此才能不断地被吸进多孔性体中。
2．2．2 铁的影响
另外一个值得注意的观察是，润湿研究的结果是添加少量细铁粉对残留在压坯表面上的钎料数量的影响。为了进一步研究钎料与铁的相互作用，用DTA研究了熔化与凝固的性状。如图5（a）所示，钎料粉末＋3％焊剂（质量分数）加热时的典型DTA曲线表明，约在935℃开始熔化，在约1 060℃完全熔化。但是，这一结果并没有考虑到像粉末冶金零件烧结－钎焊时所经受的与铁或与其他成分的相互作用。为了研究钎料合金与粉末冶金钢表面的相互作用，在钎料预混合粉中添加了少量铁粉，然后予以混合。如图5（b）所示，不管预混合的铁含量如何，开始的熔化温度依然未变，这是因为在较低温度下初始钎料组成未发生变化。可是当与Fe极接近很明显的合金开始熔化时，液相就会局部地将铁溶进与钎料的溶液中。这种现象将熔化范围扩展到较高温度，对添加质量分数2％与5％（质量分数）铁粉者，这是明显的。添加20％铁粉时，熔化性状发生明显变化，加热到1 130℃时扩展的范围好像超出了测量的范围。当接近1 130℃时，曲线的下降斜率表明，并没有完全熔化，因为其已达到了典型烧结温度。尽管没有示出，但以后的试验证明，添加20％铁粉时，在约1160℃才能接近完全熔化。考察图5（c），在由1 130℃冷却时，仅只钎料的凝固开始 （冷却时的初始放热峰）约在955℃，于830℃完成。这表明，如果钎料不与铁合金化，则在烧结时钎料合金可在一段时间内呈液体状态，这可能导致熔渗。在这些条件下，凝固时有两个独立的峰存在，这表明有两相存在。在预混合粉中添加铁粉，在烧结钎焊的过程的冷却阶段的作用是相当明显的，突显出在钎料熔化与溶解铁时产生的合金化机制的重要性。钎料的开始凝固温度随着溶液中铁的添加而显著升高。预混合的铁粉为2％时，凝固开始的温度升高到1 010℃，添加5％（质量分数）铁粉时，温度升到1 045℃。凝固相的数目是由于溶于溶液中的铁，随着Fe外加的尽管有小的峰值曲线变化。有趣的是，在固溶体中的Fe含量w（Fe）为20％时，合金的主要组分的初始凝固温度就接近于典型的烧结温度。这表明，当含有钎料的溶液的铁含量一旦接近或大于20％时，钎焊合金液体的主要组分就将在烧结温度下凝固。如在图3（a）所看到的，钎焊连接处的显微结构的EDS分析表明，在整个连接区固溶体铁的含量相似。这些DTA结果与先前的关于用添加铁对改变钎焊合金的熔化与凝固性状的影响的研究［5，6］很一致。这也暗示，对钎料预混合粉添加少量铁粉也可能是避免熔渗的一个机会。通过使铁与熔化的钎料邻接，为封闭孔隙从母材溶解的Fe就会减少。这有双重作用，由于因铁溶解，可防止浸蚀零件表面，并在钎焊过程中很快地提前进行封孔，可防止显著熔渗。实际上在烧结温度下，钎料是连续熔化的，在20％溶解铁的情形下，这表明，它可能对流动性有相当大的影响。钎料的流动性相当大地影响其被吸进连通孔隙或易于虹吸到整个间隙中的能力。自然设计的原理如下：由于溶解铁的含量增高，钎焊合金在熔渗进零件短距离后凝固，这可防止连接区材料的进一步损失。相反地，如果钎料不能与铁合金化，在升高的温度下液体越来越多，较大的可能熔渗到多孔性体中更大的距离，遗留下的材料不足以形成强固的连接。为进一步研究涉及典型材料烧结钎焊的机制，用DTA与钎料相结合研究了FC－0208及FC－0208＋钎焊合金的组成。图6（a）示FC－0208粉末的基本曲线，在850～860℃左右开始α－γ产生相变，和在930℃左右碳完全溶解。混入的铜在约1 083℃熔化，达到烧结温度时完全变为液体。将钎料加在两层FC－0208混合粉之间（在氧化铝坩埚中），可说明各种成分间的相互作用，当有钎料存在时，虽然α－γ相变好像移向较高温度，但还不清楚这是否只是加热速度的影响，或者是否钎料对变动有什么影响。另外，钎料的熔化趋势的性状与添加20％铁粉（质量分数）的钎料预混合粉（见图5（b））相同。钎料达到铜熔点时可能还在连续熔化，因为铜的拐点被遮掩了。由图6（b）可见，FC－0208的冷却曲线表明发生反应都是在变化的，这表明，在冷却阶段开始前液体铜已溶解到铁中。可是将钎料材料添加于混合粉中后，一个相开始于约1 060℃在1 000℃结束。与图5（d）示的结果相对比，这表明凝固起始的铁含量w（Fe）在5％～20％之间。进一步用添加10％铁粉（未示出）进行的检验表明，铁含量w（Fe）接近10％时，如同凝固起始温度约为1055℃的结果所表明。